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摘要：到“十三五”末，北京市轨道交通将形成“三环四横八纵十二放射”轨道交通网，总里程提高到900公里以上。将实现区区通轨道，中心城区轨道交通750米站点覆盖率达到90%，有效提升北京市轨道交通服务能力。现阶段，北京市轨道交通建设正有条不紊的进行中，新建地铁工程与既有线路无法避让时，为了确保穿越既有交通基础设施工程建设质量，在施工过程中必须严格做好技术管理与质量控制，否则将会埋下安全隐患，影响到城市居民的出行安全。以北京地铁16号线苏州街站穿越既有10号线施工为例。
关键词：北京地铁；下穿既有线；技术；质量；注浆；沉降
城市轨道交通作为一项在城市公共交通运输中发挥重要作用的现代化信息科技交通运输工具，它具有节能环保、安全便捷、运输量大、全天候制等有效特点，是一种绿色节能环保的城市交通工具，间接的提高了人民群众的生活质量。北京地铁16号线作为轨道交通网“八纵”之一，对于缓解北京市城市道路交通拥堵状况将起到重要作用。新建地铁16号线苏州街站工程下穿既有10号线苏州街车站，在穿越施工影响下，采取技术措施及质量控制来保证穿越工程施工的安全和质量。
1.工程概况
1.1苏州街站概况
苏州街站位于苏州街与人大北路十字交叉路口处，沿苏州街路南北向设置，与东西向10号线苏州街站呈十字交叉，地铁10号线在上，16号线在下，两条线路车站采用通道换乘方式。苏州街站为双层三跨岛式地下车站（下穿既有10号线段为单层），总长240.65m。车站采用端厅型式，两侧主体双层段采用暗挖PBA洞桩法实施，标准段宽23.5m，高17.12m，覆土约14m。
10号线苏州街站于2008年竣工，主体单层段为暗挖双联拱结构，主体双层段采用PBA洞桩法实施。车站工前检测评价等级为三级，装修层完好，功能使用正常。
1.2苏州街站单层主体结构概况
新建苏州街站左右线站台层以平顶直墙矩形隧道结构，暗挖下穿地铁10号线苏州街站主体结构，下穿段长30.5m，采用桩基换托逆做施工。右线站台层隧道结构宽9.4m，高7.65m，覆土约23.7m，平顶直墙密贴下穿地铁10号线车站双层主体结构。左线站台层隧道结构宽9.75m，高8.75m，覆土约22.6m，平顶直墙密贴下穿地铁10号线车站单层主体结构。左右线隧道水平净距4.7m。
2.工程地质、水文情况
结构顶板位于卵石⑦层、开挖侧壁土层为卵石⑦层、粉土⑧2层和粘土⑧1层，底板落于粘土⑧1层。车站站台层基底位于潜水（二）水位之下，层间水～承压水（三）水位附近，地下潜水位埋深约28.5m，位于下穿段结构侧墙中部。
3.风险因素分析
新建苏州街站单层主体结构暗挖下穿既有10号线苏州街车站为特级环境风险工程。施工沉降控制限值：M10车站主体结构累计总沉降量≤5.0mm，变形速率≤1.0mm/d。
4.工程重难点分析
（1）本工程暗挖采用CRD法施工，施工时围岩经过多次扰动，控制既有结构沉降及变形，确保其结构安全和正常使用；
（2）主体结构二次衬砌施工过程中严格按照设计方案拆撑，减少既有线结构沉降和初支导洞变形；
（3）千斤顶顶升补偿既有10号线苏州街站结构沉降，根据监测反馈数据进行顶升施工；
（4）采用深孔注浆措施进行注浆加固，保证注浆效果，减少对既有车站结构的影响；
（5）单层主体结构施工过程中在结构内预埋回填注浆管，对侧墙外、底板下地层进行回填注浆加固处理，防止二次固结沉降问题；
（6）预埋千斤顶电磁阀和位移传感器故障风险采取深化设计技术措施，减少影响；
（7）开挖严格控制步距，严禁超挖欠挖，及时进行支护，发现土体异常立即封闭掌子面重新注浆；
（8）初期支护顶部密贴下穿既有线在中隔壁与钢格栅节点处增加暗梁。
5.工程关键施工技术
穿越工程对既有线结构的影响主要考虑：对结构的安全性、稳定性与耐久性的影响；对既有线内轨道结构的平顺性、承载力以及耐久性的影响；对车站内设施使用功能的影响。
穿越施工前，调查既有10号线车站建造年代、位置、埋深及周围水文地质情况、主要工程材料、设计标准、通过的列车类型、行车速度、行车密度和相关技术资料，并采取必要的检测方法对既有结构进行检测。检测项目包括：①车辆限界、设备限界和建筑限界；②车站衬砌结构、单层段与双层段变形缝；③各部位防水措施及防水等级；④混凝土剥落、裂缝及碎裂情况；⑤结构渗漏水情况；混凝土强度、衬砌厚度以及混凝土保护层厚度的检测。
依据调查和检测的结果，确定不影响10号线正常运营时变形缝允许的差异沉降量；依据对混凝土外观及裂缝的调查和检测，判断破坏成因，评估结构变形可能对裂缝产生的影响；依据检测，评估结构当前混凝土强度等级，判断衬砌厚度、混凝土保护层厚度是否满足设计要求，评估既有结构的实际应力状态、周围（岩）土体的稳定性及抗变形能力。根据评估内容撰写评估报告，对既有线结构现状进行总体评价，分析存在的问题及穿越施工可能引发的变化趋势，对是否需要前加固以及加固的可行性给出结论。本工程施工前，已对既有线结构及轨道进行防护加固处理，布置具有代表性监测点，保证行车安全和结构安全。
5.1深孔注浆地层加固
初期支护施工前，由两侧双层主体全断面加固下穿段地层。深孔注浆加固孔位间距0.8*0.8m，单侧加固长度17.25m，注浆加固长度搭接2m。同时，必须保证在既有线轨道防护施工完成后进行单层主体结构下穿既有线的施工。土方开挖过程中，随开挖观察深孔注浆效果，如不能满足要求则封闭掌子面，进行补充深孔注浆。
5.2千斤顶预压顶升施工
苏州街站单层主体结构下穿既有10号线采取千斤顶预压顶升主动控制沉降措施，提高既有线结构安全系数，采取前期预压、后期补偿等手段，主动控制下穿既有线结构沉降变形。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆千斤顶预压为前期减少沉降变形措施，后期顶升补偿部分既有线结构沉降。本工程施工首次应用千斤顶主动顶升补偿，采用桩基托换逆做法施工，共使用千斤顶（YSD10000/50-100）20台，故作为重点进行研究说明。
5.2.1施工步序
由L2施工通道向北开挖两侧边导洞，在边导洞内跳孔施做钻孔灌注桩，成桩后施做桩顶托梁。先施做边导洞内防水层及二衬顶板结构，在既有线PBA条基（底板）下设置千斤顶，并在模板施工中重点考虑千斤顶设备安置，每个千斤顶凹槽预留2根A42注浆管，通过钢垫板支撑既有结构底板下初支结构，顶板二衬背后预埋注浆管，通过预留注浆管和千斤顶控制既有线结构沉降。随后施做中导洞结构，在既有线PBA条基（底板）下设置千斤顶，通过钢垫板支撑既有结构底板下初支结构，顶板二衬背后预埋注浆管。按步序开挖右侧3、4号导洞，使初支结构尽早封闭成环。最后左线顶板二衬由中间向两侧跳仓分段施工，分段拆除左线导洞临时中隔壁，控制拆撑长度，跳仓施做顶板结构，顶板二衬背后埋置注浆管，待左线顶板二衬结构达到设计强度，通过预留注浆管和千斤顶控制既有线结构沉降。同理，左线5、6号导洞和顶板二衬施工步序相同。
5.2.2千斤顶预压顶升阶段
边导洞内围护桩、桩顶托梁、衬砌结构施工完成且达到设计强度后，进行边导洞内千斤顶顶升作业，主要目的是使千斤顶顶紧既有线结构。千斤顶顶升作业主要在夜间非通车时间进行，采取第三方自动化监测为主、位移传感器监测为辅的方式进行控制，将第三方自动化监测数据和位移传感器监测数据统一整合到控制系统内，反馈同步顶升控制（以下简称PLC）系统，通过PLC控制系统对结构进行预压。将千斤顶顶紧既有线即可，减少后期施工过程中既有线结构沉降。顶升结束标准为既有线结构底板（轨道）对应位置自动化监测点产生向上位移响应（累计位移量≥0.2mm，≤0.5mm），此时立刻停止加载，利用千斤顶油管处电子球阀进行保压，千斤顶顶升完毕泄压松弛前，向顶板（托梁）与既有线结构间注入微膨胀超细水泥浆液，填充顶升空隙，浆液硬化后千斤顶方可泄压。预压顶升完成后进行中导洞开挖支护
5.2.3千斤顶整体顶升阶段
中导洞中桩基、桩顶托梁、衬砌结构施工完成且达到设计强度后，进行整体顶升控制沉降阶段，中导洞新安装的9台千斤顶接入PLC控制系统，通过PLC控制系统进行联动联调、同步伺服控制，同步对既有线结构进行顶升，顶升结束标准为既有线结构底板（轨道）对应位置自动化监测点产生向上位移响应（累计位移量≥0.2mm，≤0.5mm），此时立刻停止加载。
5.2.4苏州街站单层主体施工结束沉降补偿阶段
苏州街站单层主体结构施工完成后，为发挥千斤顶主动控制优势，通过PLC系统控制所有千斤顶进行同步顶升，补偿施工过程中既有10号线结构产生的沉降，顶升位移根据实际压力和千斤顶位移情况确定，最多不超过既有线结构产生沉降量，避免损害既有线结构。顶升完成后利用千斤顶油管处电磁球阀进行保压，千斤顶顶升完毕泄压松弛前，向顶板（托梁）与既有线结构间注快硬型浆液，填充顶升空隙，完成既有线结构沉降补偿。
5.2.5千斤顶同步顶升关键环节与技术措施
本工程采用在结构内埋入千斤顶进行主动控制既有线结构沉降，位移传感器完全浇入混凝土结构内，面临千斤顶故障风险，位移传感器采用高质量产品，使用前进行试运行检查，保证装置可靠度；位移传感器采用冗余布置，每台千斤顶两侧各布置一台，千斤顶位移测量以两台位移传感器读数平均值为准，当一台传感器故障后仍可进行千斤顶测量。
千斤顶顶升完成后，及时对顶升空隙进行回填注浆填充加固，防止千斤顶泄压后既有线产生沉降或这注浆压力过大造成既有线结构抬升过大损害结构，主要采取以下保证措施：
（1）千斤顶采用保压设计，单台千斤顶配备3部电子阀保压，分别布置在千斤顶处、泵站处、油管中间件靠近千斤顶一侧，电磁阀为冗余设置，防止单个电磁阀失效后能够继续发挥保压作用，千斤顶保压失效48～72h；
（2）在前期导洞内结构施工中，边导洞单个断面设置3根回填注浆管，中导洞设置2根回填注浆管，注浆管两端使用棉纱和防水胶带封堵，多根注浆管设计可保证单个注浆管失效后不妨碍回填注浆施工，且能够多次回填注浆；
（3）回填注浆采用微膨胀超细水泥浆，能够将顶升空隙最大化的填充密实；
（4）若发生注浆管堵塞造成注入不畅等情况，可采取地质钻机斜向钻孔方式重新钻孔并通过地质钻机进行注浆；
（5）回填注浆采取注浆量和注浆压力双重控制，注浆压力不大于0.5MPa。
6.监理控制要点
（1）对专项施工方案、应急预案进行审查，参加方案专家论证会；
（2）原材料、设备、半成品进场核查与检测；
（3）暗挖施工前全断面深孔注浆加固效果；
（4）暗挖施工过程中严格执行设计方案和“十八字”方针；
（5）预埋千斤顶顶升过程监测与数据采集；
（6）预埋千斤顶顶升空隙回填注浆加固效果；
（7）二次结构衬砌施工导洞中隔壁拆除长度；
（8）单层主体结构施工对既有线造成的沉降。
经第三方监测单位出具的自动监测数据显示，累计变形量最大为-2.09mm，风险管控到位。
结束语
北京地铁16号线苏州街站单层主体结构暗挖下穿既有10号线车站技术的成功实施，使桩基托换加千斤顶同步顶升系统主动控制沉降的技术得到认证，增强施工的安全可靠度，保证施工质量，使新技术、新工艺、新材料在施工中得到的广泛应用，为穿越既有交通基础设施工程技术提供了实例借鉴，为我国建筑业整体竞争力增添新动力，将以崭新的面貌迎接社会主义新时代的挑战。
参考文献：
[1]《北京市“十三五”轨道交通建设计划》（2017年03月24日发布）
[2]《北京地铁十六号线工程施工图设计-苏州街站》
论文作者:牟希滨
论文发表刊物:《基层建设》2019年第6期
论文发表时间:2019/4/30
标签：结构论文; 千斤顶论文; 注浆论文; 顶板论文; 单层论文; 苏州街论文; 主体论文; 《基层建设》2019年第6期论文;